Взаимодействие железа с неметаллами (в зависимости от природы окислителя в продуктах реакции железо может иметь степень окисления +2 или +3):
Fe + S = FeS
Схема окислительно-восстановительной реакции.
F0 + S0 → F+2S-2
Восстановитель Fe0 - 2e → Fe+2 |2|2|1 ― процесс окисления
Окислитель S0 + 2e → S-2 |2| |1 ― процесс восстановления
2Fe + 3Cl2 = 2Fe2Cl3
Схема окислительно-восстановительной реакции.
Fe0 + Cl20 → Fe+3Cl3-1
Восстановитель Fe0 - 3e → Fe+3 |3|6|2 ― процесс окисления
Окислитель Cl20 + 2e → 2Сl-1 |2| |3 ― процесс восстановления
3Fe + 2O2 = Fe3O4 (при высокой t0C)
Химическое название железной окалины Fe3O4 — оксид железа (II,III). Подобные оксиды называют смешанными. Формулу оксида железа (II, III) можно записать по-другому: FeO•Fe2O3
Схема окислительно-восстановительной реакции.
Fe0 + O20 → Fe+2O•Fe2+3O3-2
Восстановитель Fe0 -2e → Fe+2
Восстановитель 2Fe0 -6e → 2Fe+3
---------------------------------
Восстановитель 3Fe0 -8e → Fe2+ + 2Fe+3 |8|8|х1 ― процесс окисления
Окислитель O20 +4e → 2O-2 |4| |х2 ― процесс восстановления
Проводим вертикальную черту и пишем за ней число электронов, которые отдали и присоединили атомы железа и кислорода. Находим наименьшее общее кратное для чисел 8 и 4 (количество отданных электронов 8 и присоединенных электронов 4). Это число 8, которое записываем за второй вертикальной чертой посередине, и поделив его поочередно на 8 и 4, записываем результат за третьей чертой в строках, касающихся элементов железа и кислорода. Числа в последнем столбце ― 1 и 2― это дополнительные множители в схемах соответствующих процессов:
3Fe0 -8e → Fe2+ + 2Fe+3
2O20 +8e → 4O-2
Добавим почленно эти уравнения, получим суммарную схему:
3Fe0 + 2O20 → Fe+2 + 2Fe+3 + 4O-2
Эти коэффициенты переносим в уравнение реакции (обратите внимание: два атома Fe+3 и 4 атома O-2 уже есть в составе Fe+2O-2•Fe2+3O3-2, поэтому перед FeO•Fe2O3, ставим коэффициент 1).
Взаимодействие железа с водой (раскалённое железо с перегретым водяным паром):
3Fe + 4H2O = Fe3O4 + 4H2↑
Взаимодействие железа с кислотами:
Fe + 2HCl = FeCl2 + H2↑
Fe + 2H+ + 2Cl-→ Fe2+ + 2Cl- + H2↑
Fe + 2H+→ Fe2+ + H2↑
Схема окислительно-восстановительной реакции.
Fe0 + H+1Cl → Fe+2Cl2 + H20
Fe0 - 2e → Fe+2 |2|2|1 ― процесс окисления
2H+1 + 2e → H20 |2| |1 ― процесс восстановления
В приведённой реакции железо — восстановитель, соляная кислота (за счёт атомов водорода в степени окисления +1) — окислитель.
Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2↑
Fe + 2H+ + SO42-→ Fe2+ + SO42- + H2↑
Fe + 2H+→ Fe2+ + H2↑
Схема окислительно-восстановительной реакции.
Fe0 + H2+1SO4 → Fe+2SO4 + H20
Fe0 - 2e → Fe+2 |2|2|1 ― процесс окисления
2H+1 + 2e → H20 |2| |1 ― процесс восстановления
В приведённой реакции железо — восстановитель, серная кислота (за счёт атомов водорода в степени окисления +1) — окислитель.
Взаимодействие железа с растворами солей менее активных металлов:
Fe + CuCl2 = FeCl2 + Cu
Fe + Cu2+ + 2Cl-→ Fe2+ + 2Cl- + Cu
Fe + Cu2+→ Fe2+ + Cu
Схема окислительно-восстановительной реакции.
Fe0 + Cu+2Cl → Fe+2Cl2 + Cu0
Fe0 - 2e → Fe+2 |2|2|1 ― процесс окисления
Cu+2 + 2e → Cu0 |2| |1 ― процесс восстановления
В приведённой реакции железо — восстановитель, хлорид меди (за счёт атомов меди в степени окисления +2) — окислитель.